浅议新一代门禁电控锁——机电一体锁

　　机电一体锁与传统电控锁相比，其优势主要表现在功能、性能和外观等三个方面。

　　功能优势

　　机电一体锁最显著的功能优势就是其内外锁定分离功能，即门外受控、门内常开，有效解决了安保和逃生的矛盾。国家标准GB50016-2006 《建筑设计防火规范》第7 . 4 . 1 2 条第4 款明确规定“人员密集场所平时需要控制人员随意出入的疏散用门，或设有门禁系统的居住建筑外门，应保证火灾时不需使用钥匙或任何工具即能从内部易于打开”。美国NFPA101《生命安全规范》中更是明确提出了“一个动作”出门的逃生要求。

　　采用机电一体锁，由于门内人员始终可以随时一个动作开锁出门，解除了门内逃生的后顾之忧，用户就能根据需要放心选择门外采用断电开型或断电锁型。如会议室门或楼梯间门，可采用断电开型机电一体锁或机电一体逃生装置，有助于火警时断电后，人员的双向逃生，或营救人员的反向进入。而在库房、设备间、财务室、档案室、重点办公室等高保安场所，就可以采用断电锁型机电一体锁。无论是火警时断电，还是平时意外断电，或人为破坏断电等情况下，既不影响室内人员逃生，又有效防止了非授权进入。此时合法的门外进入可以通过机械钥匙开启来实现。通常该钥匙会纳入整栋建筑物统一的机械总钥匙管理系统，由专人负责管理。

　　相比之下，电磁锁无论是直吸锁还是剪力锁，都只有断电开型，虽然可以满足逃生功能，但显然不能使用在高保安场所。断电开型的电插锁同理。而断电锁型的电插锁，又不能满足逃生功能要求。同样断电开型的电锁扣不安保，断电锁型的电锁扣不能逃生。只有配备了门外把手永远固定不动、门内把手永远常开的美标储藏式功能机械锁的断电锁型电锁扣，方能基本达到既安保又能逃生的要求。传统电控锁不能解决安保和逃生矛盾的根本原因，就在于它们不是内外锁定分离的，要么内外同锁，要么内外同开。这是其无法克服的原理性缺陷。

　　此外，即使是断电开型的电插锁，理论上是满足逃生功能的，但在实际应用中，当多人挤压在门上时，常常由于插销与锁扣板孔之间有较大间隙而导致插销因受压后不呈竖直状态而不能缩回。由于电插锁的这一缺陷，近年来国内外的应用均大量减少。

　　其次，机电一体锁的功能优势也体现在其状态监控信号的准确性上。门禁系统要求的监控信号除了门状态信号外，主要是有效锁定信号和出门动作信号。电磁锁的磁吸力监控开关大多在磁吸力达到额定磁吸力的60% 时就会动作。而电锁扣的锁舌监控开关是设在电锁扣内的，是机械锁舌伸出后再压到电锁扣内的簧片开关上，经二次机械动作的传递产生的监控信号，可以说不是直接状态信号，而是间接状态信号，误报或不报的可能性大大增加。例如，当电锁扣内的簧片开关被异物卡住或人为粘住在压回状态，门禁系统收到的监控信号就一直是有效上锁状态，此时机械锁舌可能根本就没有伸出。至于出门动作信号，传统电控锁都是靠出门按钮来提供的。前文已讲过，传统电控锁中能解决安保和逃生的矛盾的，只有配置门内把手常开型机械锁的断电锁型电锁扣。当使用此类产品时，没有人会先按出门按钮再开门，出门动作信号当然就无从采集。

　　而机电一体锁的锁舌监控开关是直接连在锁舌上的，直接由锁舌伸出和缩回的动作而产生，完全反映锁舌的真实状态。机电一体锁的出门监控开关是直接与门内把手或逃生装置的推杠相连的，转动门内把手或推动推杠的瞬间即同时发出出门动作信号，既符合一个动作出门的逃生规范要求，又准确提供了出门动作信号。

　　第三，机电一体锁的功能优势还体现在其防火功能上。国标GB50016-2006《建筑设计防火规范》第7.5.2 条及其条文说明规定“防火门应具有自闭功能”，“防火门既是保持建筑防火分隔完整的主要物体之一，又常是人员疏散经过疏散出口或安全出口时需要开启的门”，“为尽量避免火灾时烟气或火势通过门洞窜入人员的疏散通道内，应使防火门在平时处于关闭状态或在火灾时以及人员疏散后能自行关闭。”可见防火门及其防火锁的功能主要有两点，一是防火分隔，二是人员逃生。其中人员逃生是短时动作，防火分隔是长期要求。应用于防火门的门禁电控锁，同样应遵守上述规范。规范中的“关闭状态”和“自行关闭”，应理解为有效关闭。所谓有效关闭，即不仅门扇要处于关闭状态，门锁也要处于上锁状态。因为火灾时防火门向火面和背火面会有很大的正负压差，闭门器是不能抵挡这一压力的，如果门锁不在上锁状态或锁扣状态，门仍然会被压开一定角度，导致防火分隔失效。

　　火灾断电后，电磁锁完全失效，断电开的电插锁和电锁扣同样不能上锁，只有配常开门内把手的断电锁型电锁扣才能既满足人员逃生，又能在门重新关闭后达到锁扣状态。但电锁扣的耐火时间即这种锁扣状态又能保持多久呢？本文下面会进一步探讨这一问题。而机电一体锁，无论断电开型还是断电锁型，无论通电还是断电状态，一旦门扇关闭，锁舌和机械锁扣板立刻进入稳定的锁扣状态，同时防拨插保险舌工作，有效防止主锁舌的回缩，且门内把手常开。完全符合规范对防火锁的功能要求。

　　综上所述，在安保和逃生、防火以及信号反馈等三项功能上，机电一体锁较之传统电控锁都有明显的优势。

　　性能优势

　　众所周知，产品的品质性能和制造标准密切相关。对于电控锁的品质性能，最主要的应该是使用寿命和锁定力两方面。关于传统电控锁的制造标准，只有美国标准ANSI/BHMA  A156.23《电磁锁》和ANSI/BHMA A156.31《电控锁扣板》比较完整。欧洲标准EN61000《电磁兼容性》只涉及电学性能的要求。我国目前还没有相关标准。

　　在ANSI/BHMA  A156.23《电磁锁》中，一级锁的使用寿命要求是1 0 0 万次，二级锁5 0 万次，三级锁25万次。一级锁的静态抗拉力要求是675kgf，二级锁450kgf，三级锁225kgf。各级别电磁锁的剩磁标准都要求达到断电后1秒钟内剩余磁吸力小于1.8kgf。达到该标准要求的欧美产品已是寥寥无几，国产电磁锁更是几乎没有。目前国产电磁锁的质量问题，大部分都是由剩磁问题导致的。原因就是经过不断磁化后，留在磁铁上剩磁积累越来越大而不能消除，从而影响电磁锁的正常工作。

　　在ANSI/BHMA A156.31《电控锁扣板》中，使用寿命和锁定力的测试方法是沿用UL1034《防盗电锁装置》的，一、二、三级锁的使用寿命要求分别是5 0 万次、30万次和10万次。静态抗拉力要求也分别是675kgf、450kgf和225kgf。UL1034的寿命要求是25万次和10万次，静态抗拉力要求与ANSI/BHMA  A156.31相同。达到这两个标准要求的产品也是凤毛麟角。关于电插锁，目前国内外都没有相关标准。个别高端产品，有锁定力的自测数据，范围大致在500~1000kgf；使用寿命的数据也是没有。

　　机电一体锁的使用寿命和锁定力性能标准主要有美国标准ANSI/BHMA A156.13《插芯锁》和欧洲标准EN12209《建筑五金-门锁-要求和测试方法》。EN12209的要求相对较低，使用寿命是30、20和10万次，侧向抗拉力是300、200和100kgf。而ANSI/BHMA A156.13《插芯锁》标准要求高，一级锁的使用寿命是100万次，二级锁和三级锁都是80万次。各级别锁的侧向抗拉力都要求超过608kgf。达到该标准要求的产品虽然不多，但高端产品的性能则远远高出标准要求，如美国SCHLAGE（西勒奇）机电一体锁的使用寿命达到600万次，侧向抗拉力达到1350kgf。表1中列出了各锁型高端代表产品的性能参数。不难看出，机电一体锁的品质性能优势是明显的。
 

　　图为高端锁型代表产品

　　其次，机电一体锁的性能优势还体现在其优秀的耐火性能上。与防火功能不同，电控锁的耐火性能主要取决于锁的材料和结构特点。新版国家强制标准GB12955-2008《防火门》已于2009年1月1日起正式实施。这对在建和新建项目的消防验收提供了新的法规依据，也对防火门及其门锁的耐火性能提出了新的要求。为配合标准的有效贯彻和执行，国家主管单位——公安部消防产品合格评定中心，将认证有效期内的所有通过型式检验的防火锁，生产单位、品牌、型号和检验报告全部公布在其官方网站上，供用户查询和市场监督。

　　标准中将防火门分为隔热防火门（A类），部分隔热防火门（B类）和非隔热防火门（C类）等三类，耐火隔热性依次递减，但耐火完整性要求相同，即在耐火等级规定的时间内（如甲级1.5小时、乙级1 . 0 小时等），防火门及其门锁等五金件必须保证完整性。因此，标准第5.3.1条明确规定“防火门安装的门锁应是防火锁。在门扇的有锁芯机构处，防火锁均应有执手或推杠机构，不允许以圆形或球形旋钮代替执手（特殊部位使用除外，如管道井门等）。防火锁应经国家认可授权检测机构检验合格，其耐火性能应符合附录A的规定。”同时附录A规定：“防火锁的耐火时间应不小于其安装使用的防火门耐火时间。耐火试验过程中，防火锁应无明显变形和熔融现象。耐火试验过程中，防火锁处应无窜火现象。耐火试验过程中，防火锁应能保证防火门门扇处于关闭状态。”可见，“带执手或推杠机构”和“由耐火材料制成”是确保符合标准并通过测试获得认证的关键。由于甲级1.5小时防火门的耐火试验炉温可达980O℃，常用制锁材料中只有钢和不锈钢的熔点高于该温度，黄铜、铝合金和锌合金等都达不到。

　　除了无执手或推杠机构等结构上的问题外，绝大多数电磁锁和电插锁都采用铝合金外壳、锁体底座、安装支架或锁孔扣板。而且耐火试验都是在断电状态下进行的，电磁锁和断电开型的电插锁和电锁扣根本无法保证防火门处于关闭状态。因此，只有配备机械把手锁的断电锁型电锁扣具备通过防火测试的条件。然而，大多数的电锁扣都采用锌合金或黄铜锁体底座，甚至包括锁扣活动板。目前仅有两三款电锁扣产品通过了防火型检认证，而它们都是使用了不锈钢材质的锁体底座、面板和活动板。

　　而机电一体锁和机电一体逃生装置，首先结构上完全符合标准要求，锁体锁舌、锁扣板和把手等部件又和其同系列的机械锁和机械逃生装置一样，常用材料即为不锈钢，锁体内部确保锁定功能的零部件也是不锈钢或钢质材料。且断电开型或断电锁型，通电或断电状态下，锁的耐火性能相同。不过由于不同生产厂家其产品性能也有差异，或对标准的认知程度有所不同，目前通过防火型检认证的机电一体锁只有美国SCHLAGE（西勒奇）L9080PEU/EL一款产品。

　　外观优势

　　从前文图中不难看出，机电一体锁还具有相当的外观优势。电控锁作为门禁系统最前端的人机界面，是用户日常接触和使用最频繁的系统组件。在有选择的情况下，用户一定会选择使用最舒适、外观效果最好的产品。这也是众多设计师和最终用户偏爱机电一体锁的重要原因。电磁锁完全外露在门扇门框外，形体突兀，尤其是采用内开门内装支架时，外观很难被客户接受。暗藏式剪力锁虽然比较美观，但上锁开锁时的声音较大，略显美中不足。当电锁扣安装在外开门上时，如图5所示，部分底座和活动板完全暴露在室外或走廊上，既不安全，又十分影响外观效果，常常不能被用户和设计师接受。电插锁须配套使用大拉手，如果安装在办公室、会议室等精装修门上，显然不如机电一体锁简洁、美观。如果将同一系列的机电一体锁和机械锁安装在一条走廊的门上，根本分辨不出，只有门边的读卡器或掌形仪会提示你，这是一把门禁电控锁。